JPH11233280A - High frequency energy supply means and high frequency electrodeless discharge lamp device - Google Patents

High frequency energy supply means and high frequency electrodeless discharge lamp device

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JPH11233280A
JPH11233280A JP33321398A JP33321398A JPH11233280A JP H11233280 A JPH11233280 A JP H11233280A JP 33321398 A JP33321398 A JP 33321398A JP 33321398 A JP33321398 A JP 33321398A JP H11233280 A JPH11233280 A JP H11233280A
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frequency
side cavity
coupling
coupling means
frequency energy
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Akira Hochi
保知  昌
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守 竹田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a uniform high frequency energy with no deflection in a electric field by providing a side cavity resonator group which supplies the high frequency energy using a resonance high frequency electromagnetic field generated in a central part, and a plurality of high frequency bonding means, and by providing them with different phases and frequencies. SOLUTION: When a high frequency energy is bonded to a vane type resonator 12 by a single high frequency bonding means, phases of adjoining side cavity resonators are so designed as to match the frequencies of the high frequency energy which are bonded in such a state as being operated in a mode deviated by 2π/8, namely, π/4 for each. Two electric field bonding type antennas 13 as high frequency bonding means are connected to each other in the resonator 12 in such a state that the angle of a smaller one out of angles formed with the central part of the resonator 12 is set to π/2. The high frequency energy bonded by the first electric field bonding antenna 13a generates a lateral resonance high frequency electric field Ex in the central part of the resonator 2. The second antenna 13b generates an electric field Ey.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波エネルギー
供給手段と、それを用いた高周波無電極放電ランプ装置
に関するものである。
The present invention relates to a high-frequency energy supply means and a high-frequency electrodeless discharge lamp apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波無電極放電ランプは、有電極アー
ク放電ランプに比べて、電磁エネルギーを充填物に結合
しやすく、放電発光のための充填物から水銀を省くこと
が可能であり、かつ電極損失が無いことなどから高発光
効率化が望めるといった優れた利点を持つ。また、放電
空間内部に電極を持たないため、電極蒸発によるバルブ
内壁の黒化が発生しない。これによりランプ寿命を大幅
に伸ばすことが可能となる。これらの特徴から、高周波
無電極放電ランプは次世代の高輝度放電ランプとして、
研究が近年盛んに行われている。
2. Description of the Related Art A high frequency electrodeless discharge lamp is easier to couple electromagnetic energy to a filler than an electrode arc discharge lamp, and can eliminate mercury from the filler for discharge luminescence. There is an excellent advantage that high luminous efficiency can be expected because there is no loss. Further, since no electrodes are provided inside the discharge space, blackening of the bulb inner wall due to electrode evaporation does not occur. This makes it possible to greatly extend the lamp life. From these characteristics, high-frequency electrodeless discharge lamps are the next generation of high-intensity discharge lamps.
Research has been actively conducted in recent years.

【0003】また、一般的に放電ランプ装置において
は、光源を小さくするほど点光源に近付き、配光設計が
より理想化できるため、光源であるプラズマアークの小
寸法化が強く求められる。例えば、標準的な液晶ビデオ
プロジェクター等への応用を考えると、放射光の利用効
率を高めるための光学設計上の都合から、約3mm以下
のプラズマアーク寸法が求められている。一方、無電極
放電ランプではプラズマアークの寸法は、バルブの内径
によって決定されているが、従来使用されてきた空洞共
振器を使用する高周波無電極放電ランプ装置は、波長に
よって小型化が制限されるため、高輝度の点光源が求め
られる応用分野には適さなかった。そこで、空洞共振器
よりも小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給で
きる高周波エネルギー供給手段が近年開発されてきてい
る。
[0003] Generally, in a discharge lamp device, the smaller the light source, the closer to a point light source, and the light distribution design can be more idealized. For example, in consideration of application to a standard liquid crystal video projector or the like, a plasma arc size of about 3 mm or less is required from the viewpoint of optical design for improving the utilization efficiency of radiation light. On the other hand, in the electrodeless discharge lamp, the size of the plasma arc is determined by the inner diameter of the bulb. However, the miniaturization of a conventionally used high-frequency electrodeless discharge device using a cavity resonator is limited by the wavelength. Therefore, it is not suitable for an application field requiring a high-brightness point light source. Therefore, a high-frequency energy supply unit capable of supplying a high-frequency resonance electromagnetic field in a space smaller than the cavity resonator has been developed in recent years.

【0004】以下に、特開平10−189270号公報
に開示された「高周波エネルギー供給手段と高周波無電
極放電ランプ装置」を基に、図10を参照しながら従来
の技術について説明する。
A conventional technique will be described below with reference to FIG. 10 based on "a high-frequency energy supply means and a high-frequency electrodeless discharge lamp device" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189270.

【0005】特開平10−189270号公報の高周波
エネルギー供給手段は、環状の導電性材料からなる電磁
誘導性機能部と、空隙からなる電気容量性機能部とを合
わせ持つ側空洞共振器を複数有し、内側に前記電気容量
性機能部が対向するように複数の前記側空洞共振器を円
環状に配置する側空洞共振器群の、円環中央部の共振高
周波電磁場により、放電に必要な高周波エネルギーを供
給する構成を有している。これにより、空洞共振器より
も小さな空間に高周波共振電磁場を集中して供給できる
高周波エネルギー供給手段、およびそれを用いた高周波
無電極放電ランプ装置を提供することを目的としてい
る。
The high-frequency energy supply means disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-189270 has a plurality of side cavity resonators having both an electromagnetic inductive function section made of a ring-shaped conductive material and an electric capacity function section made of a gap. A group of side cavity resonators in which a plurality of the side cavity resonators are arranged in an annular shape such that the capacitive function units face each other inside, and a high frequency necessary for discharge is generated by a resonant high frequency electromagnetic field at the center of the annular shape. It has a configuration to supply energy. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-frequency energy supply means capable of intensively supplying a high-frequency resonance electromagnetic field to a space smaller than a cavity resonator, and a high-frequency electrodeless discharge lamp device using the same.

【0006】図10では側空洞共振器群の一例として、
導電性材料からなる円筒104の内周から、同じく導電
性材料からなる8枚の板状のベイン105を中央に向け
て突出させた8ベイン型共振器102を示している。円
筒104と隣接する2つのベイン105の内壁表面とそ
れらが形成する空間が電磁誘導性機能部として働き、隣
接する2つのベイン突出部とその間の空隙が電気容量性
機能部として働く。無電極放電ランプ101は8ベイン
型共振器102の中央部に配置されている。高周波発振
手段より伝播した高周波エネルギーは、ベイン105の
一つにカシメまたは溶接により電気的に接合された電場
結合型高周波結合手段103によって、8ベイン型共振
器102に結合される。なお、8ベイン型共振器102
は、結合される高周波エネルギーの周波数において共振
するように予め設計されている。こうして、8ベイン型
共振器102の中央部に生じた共振高周波電場Eによ
り、無電極放電ランプ101に高周波放電に必要なエネ
ルギーが供給される。
In FIG. 10, as an example of the side cavity resonator group,
The figure shows an eight-vein resonator 102 in which eight plate-like vanes 105 made of a conductive material are protruded toward the center from the inner periphery of a cylinder 104 made of a conductive material. The inner wall surfaces of the two vanes 105 adjacent to the cylinder 104 and the space formed by them serve as the electromagnetic inductive function part, and the two adjacent vane protrusions and the gap therebetween serve as the capacitive function part. The electrodeless discharge lamp 101 is arranged at the center of the 8-vane type resonator 102. The high-frequency energy transmitted from the high-frequency oscillation means is coupled to the eight-vein resonator 102 by an electric-field-coupling-type high-frequency coupling means 103 electrically connected to one of the vanes 105 by caulking or welding. The 8-vane type resonator 102
Are pre-designed to resonate at the frequency of the coupled high frequency energy. Thus, the energy required for the high-frequency discharge is supplied to the electrodeless discharge lamp 101 by the resonance high-frequency electric field E generated at the center of the 8-vane type resonator 102.

【0007】特に、側空洞共振器の数がN個で構成され
る時に、隣接する共振の側空洞共振器の位相が2π/N
ずつずれたモードで側空洞共振器群を駆動するように、
高周波の周波数や、側空洞共振器の形状などを設計した
時、電荷は対向する突出部において反対の極性を持つ。
この電荷により生じる共振高周波電場Eは、側空洞共振
器群の中央部の直径方向を指向しており、無電極放電ラ
ンプ101を横切って行く分布を持つ。この2π/Nモ
ードで共振器を動作させる時、最も強い電場を、無電極
放電ランプ101の配置された中央部において得ること
ができる。
In particular, when the number of side cavity resonators is N, the phase of adjacent resonance side cavity resonators is 2π / N.
So that the side cavity resonator group is driven in the mode shifted by
When designing the frequency of the high frequency, the shape of the side cavity resonator, and the like, the charges have opposite polarities at the opposing protrusions.
The resonance high-frequency electric field E generated by this electric charge is directed in the diameter direction of the central part of the side cavity resonator group, and has a distribution crossing the electrodeless discharge lamp 101. When operating the resonator in this 2π / N mode, the strongest electric field can be obtained at the central part where the electrodeless discharge lamp 101 is arranged.

【0008】なお、高周波結合手段は図11に示すよう
な磁場結合型とすることも可能である。図11におい
て、ループアンテナ113の終端部は、8ベイン型共振
器112の円筒部に終端部が電気的に接続されている。
このループアンテナ113から発振される高周波磁場に
より、8ベイン型共振器112の中央部に共振高周波電
場Eが発生する。この共振高周波電場Eにより、無電極
放電ランプ111に高周波放電エネルギーが供給され
る。
The high frequency coupling means may be of a magnetic field coupling type as shown in FIG. In FIG. 11, the terminating end of the loop antenna 113 is electrically connected to the cylindrical portion of the 8-vane resonator 112.
The high-frequency magnetic field oscillated from the loop antenna 113 generates a high-frequency resonant electric field E in the center of the 8-vane resonator 112. By this resonance high-frequency electric field E, high-frequency discharge energy is supplied to the electrodeless discharge lamp 111.

【0009】以上の特開平10−189270号公報の
高周波放電エネルギー供給手段によれば、2.45GH
zの高周波を用いても、10mm以下の比較的小さな寸
法のプラズマアークを点灯維持することが可能となる。
According to the high-frequency discharge energy supply means disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-189270, the frequency is 2.45 GHz.
Even if a high frequency of z is used, it is possible to keep a plasma arc having a relatively small size of 10 mm or less turned on.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、最も強い電場を得るため、2π/Nモードで動
作させたときに、電場の方向が一定方向であるため、熱
対流によるプラズマの位置移動が生じたときモードが乱
れて、放電プラズマが不安定になるという現象が生じや
すいという問題点があった。また、電場が一定方向に偏
向しているため、無電極放電ランプの放電管壁への熱負
荷が、電場方向に偏って高くなるという問題点も有して
いた。
However, in the above configuration, in order to obtain the strongest electric field, the position of the plasma is shifted by thermal convection because the direction of the electric field is constant when operated in the 2π / N mode. When this occurs, the mode is disturbed and the phenomenon that the discharge plasma becomes unstable tends to occur. In addition, since the electric field is deflected in a certain direction, there is also a problem that the heat load on the discharge tube wall of the electrodeless discharge lamp increases in the direction of the electric field.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】第一の本発明(請求項1
に対応する)は、中央部に発生する共振高周波電磁場を
用いて高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状
に結合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路
より伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振
器群に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、
前記複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結
合される複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ/ま
たは周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネ
ルギー供給手段である。
Means for Solving the Problems The first invention (claim 1)
) Is a group of side cavity resonators that are electrically coupled in a substantially annular manner to supply high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in the center, and a plurality of high-frequency waves propagated from a plurality of high-frequency propagation paths. A plurality of high-frequency coupling means for coupling energy to the side cavity resonator group,
The plurality of high-frequency waves coupled to the side cavity resonator group by the plurality of high-frequency coupling means have a phase and / or a frequency different from each other.

【0012】第二の本発明(請求項2に対応する)は、
前記高周波結合手段は、2個存在し、その結合手段のな
す空間的角度は180度をなすことは無いことを特徴と
する第一の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
The second invention (corresponding to claim 2) is:
The high-frequency energy supply means according to the first aspect of the present invention is characterized in that there are two high-frequency coupling means, and the spatial angle formed by the coupling means does not form 180 degrees.

【0013】第三の本発明(請求項3に対応する)は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波を前記側空洞共振器
群に結合するための複数の高周波結合手段を有し、前記
高周波結合手段の数をMで表すとき、隣接する前記高周
波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ/Mであり、かつその隣接す
る前記高周波結合手段により結合される高周波の位相が
前記高周波移相手段により互いにπ/Mずつ異なってい
ることを特徴とする高周波エネルギー供給手段である。
A third aspect of the present invention (corresponding to claim 3) is:
A group of side cavity resonators that are electrically coupled substantially in a ring to supply high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in the center, high-frequency oscillation means, and high-frequency propagation means,
High-frequency distribution means for distributing the high-frequency energy generated by the high-frequency oscillation means and propagated through the high-frequency propagation means to a plurality of propagation paths; and a high-frequency phase shifter for making a plurality of high-frequency phases of the plurality of propagation paths different from each other. Means, and a plurality of high-frequency coupling means for coupling the plurality of high-frequency waves having different phases to the side cavity resonator group, and when the number of the high-frequency coupling means is represented by M, the adjacent high-frequency coupling means The smaller of the angles formed by the side resonator group with respect to the center of the ring is π / M, and the phases of the high frequencies coupled by the adjacent high frequency coupling means are mutually shifted by the high frequency phase shifting means. This is a high-frequency energy supply means that is different from each other by π / M.

【0014】第四の本発明(請求項4に対応する)は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波伝播手段と、
前記高周波発振手段より発生し前記高周波伝播手段を通
じて伝播した前記高周波エネルギーを複数伝播径路に分
配するための高周波分配手段と、前記複数伝播経路の複
数の高周波の位相を異なったものにする高周波移相手段
と、前記複数の位相の異なる高周波エネルギーを前記側
空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手段を
有し、前記高周波結合手段の数をMで表すとき、Mは少
なくとも3であり、かつ隣接する前記高周波結合手段が
前記側空洞共振器群の環中央に対してなす角のうち小さ
い方の角が2π/Mであり、かつその隣接する前記高周
波結合手段より結合される高周波の位相が前記高周波移
相手段により互いに2π/Mずつ異なっていることを特
徴とする高周波エネルギー供給手段である。
A fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4) is:
A group of side cavity resonators that are electrically coupled substantially in a ring to supply high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in the center, high-frequency oscillation means, and high-frequency propagation means,
High-frequency distribution means for distributing the high-frequency energy generated by the high-frequency oscillation means and propagated through the high-frequency propagation means to a plurality of propagation paths; and a high-frequency phase shifter for making a plurality of high-frequency phases of the plurality of propagation paths different from each other. Means, and a plurality of high-frequency coupling means for coupling the plurality of high-frequency energies having different phases to the side cavity resonator group. When the number of the high-frequency coupling means is represented by M, M is at least three. The smaller of the angles formed by the adjacent high-frequency coupling means with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is 2π / M, and the frequency of the high-frequency wave coupled by the adjacent high-frequency coupling means is small. A high-frequency energy supply means characterized in that the phases are different from each other by 2π / M by the high-frequency phase shift means.

【0015】第五の本発明(請求項5に対応する)は、
中央部に発生する共振高周波電磁場を用いて高周波エネ
ルギーを供給する電気的に実質上環状に結合された側空
洞共振器群と、複数の高周波発振手段と、複数の高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段から発生し、前記高周
波伝搬手段により伝搬する複数の高周波エネルギーを前
記側空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手
段を有し、前記複数の高周波発振手段と前記複数の高周
波伝播手段と前記複数の高周波結合手段は同数であり、
かつ前記複数の高周波結合手段はそれぞれ前記側空洞共
振器群を形成する異なる側空洞共振器に結合されてお
り、かつ前記複数の高周波発振手段の発振する高周波の
周波数はそれぞれ互いに異なっていることを特徴とする
高周波エネルギー供給手段である。
The fifth invention (corresponding to claim 5) is:
A plurality of side cavity resonators electrically coupled in a substantially annular manner for supplying high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in a central portion, a plurality of high-frequency oscillation means, a plurality of high-frequency propagation means, and the high-frequency oscillation; A plurality of high-frequency coupling means for coupling a plurality of high-frequency energy generated from the means and propagated by the high-frequency propagation means to the side cavity resonator group, the plurality of high-frequency oscillation means and the plurality of high-frequency propagation means And the plurality of high-frequency coupling means are the same number,
The plurality of high-frequency coupling units are respectively coupled to different side cavity resonators forming the side cavity group, and the frequencies of the high-frequency oscillations of the plurality of high-frequency oscillation units are different from each other. This is a high-frequency energy supply means.

【0016】第六の本発明(請求項6に対応する)は、
前記高周波結合手段の数をMで表すとき、隣接する前記
高周波結合手段が側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角がπ/Mであることを特徴とする
第五の本発明の高周波エネルギー供給手段である。
A sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6) is:
When the number of the high-frequency coupling means is represented by M, a smaller one of angles formed by the adjacent high-frequency coupling means with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is π / M. Fifth high-frequency energy supply means of the present invention.

【0017】第七の本発明(請求項7に対応する)は、
前記側空洞共振器が前記側空洞共振器群の環中央に対し
てなす角は、前記側空洞共振器群の数をNとすると、そ
れぞれ2π/Nであることを特徴とする第一から第六の
いずれかの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
A seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7) is:
An angle formed by the side cavity resonators with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is 2π / N, where N is the number of the side cavity resonator groups, and each is 2π / N. The high-frequency energy supply means according to any one of the sixth to sixth aspects of the present invention.

【0018】第八の本発明は(請求項8に対応する)
は、前記側空洞共振器群を形成する側空洞共振器の数を
Nと表すとき、隣接する前記側空洞共振器間の位相差は
2π/Nであることを特徴とする第一から第六のいずれ
かの本発明の高周波エネルギー供給手段である。
An eighth aspect of the present invention (corresponding to claim 8)
Wherein the number of side cavity resonators forming the side cavity group is represented by N, and the phase difference between adjacent side cavity resonators is 2π / N. Of the present invention.

【0019】第九の本発明(請求項9に対応する)は、
前記側空洞共振器群はベイン型共振器であることを特徴
とする第一から第八のいずれかの本発明の高周波エネル
ギー供給手段である。
A ninth invention (corresponding to claim 9) is:
The high-frequency energy supply means according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the side cavity resonator group is a vane type resonator.

【0020】第十の本発明(請求項10に対応する)
は、前記高周波結合手段は、電場結合型または磁場結合
型であることを特徴とする第一から第九のいずれかの高
周波エネルギー供給手段である。
The tenth invention (corresponding to claim 10)
The high-frequency coupling means is any of the first to ninth high-frequency energy supply means, wherein the high-frequency coupling means is of an electric field coupling type or a magnetic field coupling type.

【0021】第十一の本発明(請求項11に対応する)
は、第一から第十のいずれかの本発明の高周波エネルギ
ー供給手段と、無電極放電ランプとを有し、前記無電極
放電ランプは前記高周波エネルギー供給手段の環中央部
に配置され、かつ前記高周波放電エネルギー供給手段よ
り供給される高周波エネルギーにより前記無電極放電ラ
ンプの放電管内部に放電プラズマを形成することを特徴
とする高周波無電極放電ランプ装置である。
The eleventh invention (corresponding to claim 11)
Has a high-frequency energy supply means of any one of the first to tenth aspects of the present invention, and an electrodeless discharge lamp, wherein the electrodeless discharge lamp is disposed at a ring center of the high-frequency energy supply means, and A high-frequency electrodeless discharge lamp device characterized in that discharge plasma is formed inside a discharge tube of the electrodeless discharge lamp by high-frequency energy supplied from a high-frequency discharge energy supply unit.

【0022】以上の構成によれば、電場が一方向に偏向
する事が無くなり、放電プラズマが安定に点灯維持しや
すくなり、かつまた無電極放電ランプの放電管壁への熱
負荷が平均化される。
According to the above arrangement, the electric field does not deflect in one direction, the discharge plasma is easily lit and maintained easily, and the heat load on the discharge tube wall of the electrodeless discharge lamp is averaged. You.

【0023】なお、本明細書内における「高周波」と
は、1MHz〜100GHzの周波数の電磁波を指す。
特に、周波数範囲が300MHz〜30GHzの「マイ
クロ波」周波数において、本発明は好適な効果を得るこ
とが出来る。
The term "high frequency" in this specification refers to an electromagnetic wave having a frequency of 1 MHz to 100 GHz.
In particular, in the "microwave" frequency range of 300 MHz to 30 GHz, the present invention can obtain suitable effects.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、本発明の
高周波エネルギー供給手段の第一の実施の形態につい
て、図1から図5を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of a high-frequency energy supply means of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0025】図1の8ベイン型共振器12は、中央部に
配置された無電極放電ランプ11を共振高周波電場が横
切り、強い電場が得られるように、周波数や共振器の形
状などを設計してある。すなわち、共振器12に単一の
高周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、
隣接する側空洞共振器の位相が(2π/8)つまり(π
/4)づつずれたモードで動作するように、結合される
高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計してお
く。そして8ベイン型共振器12には、高周波結合手段
である電場結合型アンテナ13が、8ベイン型共振器1
2の中心部に対してなす角のうち小さい方の角が90°
(π/2)の角をなすように2つ結合されている。第一
の電場結合型アンテナ13aにより結合された高周波エ
ネルギーにより、8ベイン型共振器12の中央部には、
図面横向きの共振高周波電場Exが生じる。同様に、第
二の電場結合型アンテナ13bにより結合された高周波
エネルギーにより、図面縦向きの共振高周波電場Ey
生じる。
The 8-vane type resonator 12 shown in FIG. 1 is designed in such a manner that the frequency and the shape of the resonator are designed so that a high-frequency electric field crosses the electrodeless discharge lamp 11 disposed in the center of the electrodeless discharge lamp 11 so that a strong electric field is obtained. It is. That is, when high-frequency energy is coupled to the resonator 12 by a single high-frequency coupling unit,
The phase of the adjacent side cavity resonator is (2π / 8), that is, (π
/ 4) It is designed in advance in accordance with the frequency of the high-frequency energy to be coupled so as to operate in the shifted mode. An electric field coupling antenna 13 as a high frequency coupling means is provided in the 8-vane resonator 12 with the 8-vane resonator 1.
The smaller of the angles made to the center of 2 is 90 °
The two are joined to form an angle of (π / 2). Due to the high frequency energy coupled by the first electric field coupling type antenna 13a, the central part of the 8-vane type resonator 12 has:
Drawings transverse resonant radio frequency electric field E x is generated. Similarly, by the high-frequency energy coupled by the second electric field coupling antenna 13b, a resonant high-frequency electric field E y drawings vertical occurs.

【0026】次に、高周波発振手段と、高周波分配移相
手段を含めた構成について図2を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは2つに分配さ
れる。さらに分配された2つの高周波伝播手段が8ベイ
ン型共振器22に結合される第一の電場結合型アンテナ
13aの結合部23aと第二の電場結合型アンテナ13
bの結合部23bにおいて、高周波の位相が90°(π
/2)異なるように、高周波移相手段である前記の移相
器により設定されている。
Next, the configuration including the high-frequency oscillation means and the high-frequency distribution phase shift means will be described with reference to FIG. High-frequency energy oscillated from the high-frequency power supply is propagated to the distributor and the phase shifter by high-frequency propagation means such as a coaxial line and a waveguide. The high-frequency energy propagated by the distributor, which is high-frequency distribution means, is distributed into two. Further, the two distributed high-frequency propagation means are coupled to the 8-vane type resonator 22, and the coupling portion 23a of the first electric field coupling type antenna 13a and the second electric field coupling type antenna 13
b at the coupling portion 23b, the phase of the high frequency wave is 90 ° (π
/ 2) Differently set by the above-mentioned phase shifter, which is high frequency phase shifting means.

【0027】この時の前記の8ベイン型共振器中央部の
電場は(数1)で表される。
At this time, the electric field at the central portion of the 8-vane resonator is expressed by (Equation 1).

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】ωは印加される高周波の角周波数、tは時
間、E0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。(数1)は、8ベイン型
共振器中央部の電場が、印加される高周波の角周波数ω
で回転することを表している。 図1および図2の無電
極放電ランプ11および21が設置された8ベイン型共
振器12および22の中央部での共振高周波電場の時間
的変化を図3に図示する。
Ω is the angular frequency of the applied high frequency, t is time, and E 0 is the maximum value of the resonance electric field coupled from each high frequency coupling means. (Equation 1) indicates that the electric field at the center of the 8-vane type resonator has an angular frequency ω of the applied high frequency.
Indicates rotation. FIG. 3 shows a temporal change of the resonant high-frequency electric field at the center of the 8-vane resonators 12 and 22 provided with the electrodeless discharge lamps 11 and 21 of FIGS. 1 and 2.

【0030】高周波発振手段は2.45GHzの正弦波
で発振しており、第一の電場結合型アンテナ13aによ
り結合されるx方向の共振高周波電場Exの時間変化を
左欄の上に、第二の電場結合型アンテナ13bにより結
合されるy方向の共振高周波電場Eyの時間変化を左列
の下にそれぞれ示している。このようにx方向の共振高
周波電場Exとy方向の共振高周波電場Eyが90°ずれ
て印加されるとき、中央部で重ね合わされた電場は右欄
に示すように、高周波の周波数に同期して回転すること
になる。
The high frequency oscillation means are oscillated in 2.45GHz sine wave, the time variation of the resonance frequency electric field E x in the x direction are coupled by the first electric field coupling antenna 13a on the left column, the Time changes of the resonance high-frequency electric field E y in the y direction coupled by the two electric field coupling antennas 13b are shown below the left column. When such resonance radio frequency electric field E y of the resonant radio frequency electric field E x and y direction of the x-direction is applied shifted 90 °, the electric field superimposed in the central portion, as shown in the right column, synchronized with the frequency of the high frequency And rotate.

【0031】なお、高周波結合手段は図1に示したよう
な電場結合型アンテナに限られるものではなく、図4に
示すような磁場結合型とすることも可能である。図4に
おいて、2つのループアンテナ43aおよび43bの終
端部は、8ベイン型共振器42の円筒内壁部にそれぞれ
電気的に接続されている。このループアンテナ43から
発振される2つの移相高周波磁場により、8ベイン型共
振器42の中央部に共振高周波回転電場が発生し、無電
極放電ランプ41に高周波エネルギーが供給される。
The high frequency coupling means is not limited to the electric field coupling type antenna as shown in FIG. 1, but may be a magnetic field coupling type as shown in FIG. In FIG. 4, the end portions of the two loop antennas 43a and 43b are electrically connected to the cylindrical inner wall of the 8-vane resonator 42, respectively. Due to the two phase-shifted high-frequency magnetic fields oscillated from the loop antenna 43, a resonant high-frequency rotating electric field is generated at the center of the 8-vane resonator 42, and high-frequency energy is supplied to the electrodeless discharge lamp 41.

【0032】なお、上記の効果が得られる構成は、8ベ
イン型共振器および2つの高周波結合手段に限られるも
のではない。例えば、図5に示すように、6ベイン型共
振器と3つの高周波結合手段とすることが可能である。
The configuration in which the above effects can be obtained is not limited to the 8-vane type resonator and the two high-frequency coupling means. For example, as shown in FIG. 5, it is possible to use a 6-vein resonator and three high-frequency coupling means.

【0033】図5の6ベイン型共振器52は、単一の高
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ51を共振高周波電
場が横切る2π/3モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。ここでは、6枚のベインからなる6ベイン型共振
器52に、高周波結合手段の結合部が、6ベイン型共振
器52の中心部に対して60°(π/3)の角をなすよ
うに3つ結合されている。高周波電源より発振した高周
波エネルギーは、同軸線や導波管などからなる高周波伝
播手段により分配器および移相器に伝播される。高周波
分配手段である前記の分配器により伝播した高周波エネ
ルギーは3つに分配される。さらに分配された3つの高
周波伝播手段が6ベイン型共振器52に結合される3つ
の結合部において、それぞれ高周波の位相が60°(π
/3)ずつ異なるように、高周波移相手段である前記の
移相器により設定されている。このような構成とするこ
とにより、前述の8ベイン型共振器と2つの高周波結合
手段による構成と同様に、6ベイン型共振器52の中央
部の共振高周波電場は、結合される高周波の周波数に同
期して回転させることができ、同様の効果を得ることが
できる。
When the high-frequency energy is coupled by a single high-frequency coupling means, the 6-vein resonator 52 shown in FIG. 5 operates in a 2π / 3 mode in which the resonant high-frequency electric field crosses the electrodeless discharge lamp 51 arranged at the center. It is pre-designed to operate to the frequency of the high frequency energy to be coupled. Here, the coupling part of the high-frequency coupling means forms an angle of 60 ° (π / 3) with the center of the six-vein resonator 52 in the six-vein resonator 52 composed of six vanes. Three are connected. High-frequency energy oscillated from the high-frequency power supply is propagated to the distributor and the phase shifter by high-frequency propagation means such as a coaxial line and a waveguide. The high-frequency energy propagated by the distributor as the high-frequency distribution means is distributed into three parts. Further, in the three coupling portions where the three distributed high frequency propagation means are coupled to the 6-vein resonator 52, the phase of the high frequency is 60 ° (π
/ 3) are set by the above-mentioned phase shifter, which is high-frequency phase shifting means. With such a configuration, the resonance high-frequency electric field at the center of the 6-vane resonator 52 is reduced to the frequency of the high frequency to be coupled, as in the configuration using the 8-vane resonator and the two high-frequency coupling means. It can be rotated synchronously, and the same effect can be obtained.

【0034】以上述べてきた本実施の形態の構成におい
て、高周波結合手段の数がM個、それぞれの高周波結合
手段から結合される共振電場の最大値が等しくE0であ
る時、側空洞共振器群中央部の電場は(数2)で表され
る。
In the configuration of the present embodiment described above, when the number of high frequency coupling means is M and the maximum values of the resonance electric fields coupled from the respective high frequency coupling means are equal to E 0 , the side cavity resonator is provided. The electric field at the center of the group is represented by (Equation 2).

【0035】[0035]

【数2】 (Equation 2)

【0036】(数1)と同じく、ωは印加される高周波
の角周波数、tは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をNとする時、Mは
2以上であり、かつN/2以下の整数である。(数2)
は、側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波
と同じ角周波数ωで回転することを表している。
As in (Equation 1), ω represents the angular frequency of the applied high frequency, and t represents time. Here, when the number of side cavity resonators forming the side cavity resonator group is N, M is an integer of 2 or more and N / 2 or less. (Equation 2)
Indicates that the electric field at the center of the side cavity resonator group rotates at the same angular frequency ω as the applied high frequency.

【0037】以上のような構成とすることにより、電場
の方向が一方向に偏らず回転するため、無電極放電ラン
プの放電プラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。
これにより、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生
じにくくなり、かつ無電極放電ランプの耐熱性が向上す
る。
With the above configuration, the direction of the electric field rotates without bias in one direction, so that the discharge plasma of the electrodeless discharge lamp and the heat distribution of the tube wall are made uniform.
This makes it difficult for mode disturbance due to thermal convection of plasma to occur, and improves the heat resistance of the electrodeless discharge lamp.

【0038】(実施の形態2)以下、本発明の高周波エ
ネルギー供給手段の第二の実施の形態について、図6と
図7を参照しながら説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the high-frequency energy supply means of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0039】図6の6ベイン型共振器62は、単一の高
周波結合手段より高周波エネルギーを結合する場合、中
央部に配置された無電極放電ランプ61を共振高周波電
場が横切る2π/3モードで動作するように、結合され
る高周波エネルギーの周波数に合わせて予め設計されて
いる。6ベイン型共振器62には、高周波結合手段であ
る3つの電場結合型アンテナ63が、6ベイン型共振器
12の中心部に対してそれぞれ120°(2π/3)の
角をなすように結合されている。
When the high-frequency energy is coupled by a single high-frequency coupling means, the 6-vein resonator 62 of FIG. 6 operates in a 2π / 3 mode in which the resonant high-frequency electric field crosses the electrodeless discharge lamp 61 disposed at the center. It is pre-designed to operate to the frequency of the high frequency energy to be coupled. Three electric field coupling antennas 63 as high frequency coupling means are coupled to the 6-vein resonator 62 so as to form an angle of 120 ° (2π / 3) with the center of the 6-vein resonator 12. Have been.

【0040】次に、高周波発振手段と、高周波分配移相
手段を含めた構成について図7を参照しながら説明す
る。高周波電源から発振した高周波エネルギーは、同軸
線や導波管などからなる高周波伝播手段により分配器お
よび移相器に伝播される。高周波分配手段である前記の
分配器により伝播した高周波エネルギーは3つに分配さ
れる。さらに分配された3つの高周波伝播手段が6ベイ
ン型共振器72に結合される第一の電場結合型アンテナ
63aの結合部73a、第二の電場結合型アンテナ63
bの結合部73b、第三の電場結合型アンテナ63cの
結合部73cにおいて、それぞれ高周波の位相が120
°(2π/3)異なるように、高周波移相手段である前
記の移相器により設定されている。
Next, the configuration including the high-frequency oscillation means and the high-frequency distribution phase shift means will be described with reference to FIG. High-frequency energy oscillated from the high-frequency power supply is propagated to the distributor and the phase shifter by high-frequency propagation means such as a coaxial line and a waveguide. The high-frequency energy propagated by the distributor as the high-frequency distribution means is distributed into three parts. Further, the three divided high frequency propagation means are coupled to the 6-vein resonator 72, the coupling portion 73a of the first electric field coupling antenna 63a, and the second electric field coupling antenna 63.
b at the coupling portion 73b and at the coupling portion 73c of the third electric field coupling antenna 63c,
° (2π / 3) is set by the above-mentioned phase shifter, which is high-frequency phase shifting means.

【0041】この時の前記の6ベイン型共振器中央部の
電場は次の(数3)で表される。
At this time, the electric field at the center of the 6-vein resonator is expressed by the following (Equation 3).

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】ωは印加される高周波の角周波数、tは時
間、E0はそれぞれの高周波結合手段から結合される共
振電場の最大値を表している。(数3)は、前記の6ベ
イン型共振器72中央部の電場が、印加される高周波と
同じ角周波数ωで回転することを表している。
Ω represents the angular frequency of the applied high frequency, t represents time, and E 0 represents the maximum value of the resonance electric field coupled from each high frequency coupling means. (Equation 3) indicates that the electric field at the center of the 6-vein resonator 72 rotates at the same angular frequency ω as the applied high frequency.

【0044】なお、上記の効果が得られる構成は、6ベ
イン型共振器および3つの高周波結合手段に限られるも
のではない。
The configuration for obtaining the above effects is not limited to the 6-vane type resonator and the three high frequency coupling means.

【0045】以上述べてきたような本実施の形態の構成
において、高周波結合手段の数がM個、それぞれの高周
波結合手段から結合される共振電場の最大値が等しくE
0である時、側空洞共振器群中央部の電場は(数4)で
表される。
In the configuration of the present embodiment as described above, the number of high frequency coupling means is M, and the maximum value of the resonance electric field coupled from each high frequency coupling means is equal to E.
When it is 0 , the electric field at the center of the group of side cavity resonators is expressed by (Equation 4).

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】(数3)と同じく、ωは印加される高周波
の角周波数、tは時間を表している。ただし、側空洞共
振器群を形成する側空洞共振器の数をNとする時、Mは
3以上であり、かつN以下の整数である。(数4)は、
側空洞共振器群中央部の電場が、印加される高周波と同
じ角周波数ωで回転することを表している。
As in (Equation 3), ω represents the angular frequency of the applied high frequency, and t represents time. Here, when the number of side cavity resonators forming the side cavity resonator group is N, M is an integer of 3 or more and N or less. (Equation 4) is
This indicates that the electric field at the center of the side resonator group rotates at the same angular frequency ω as the applied high frequency.

【0048】以上のような構成とすることにより、第一
の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向に偏らず回
転するため、無電極放電ランプの放電プラズマおよび管
壁の熱分布が均一化される。これにより、プラズマの熱
対流によるモードの乱れが生じにくくなり、かつ無電極
放電ランプの耐熱性が向上する。また、第一の実施の形
態と比較して、側空洞共振器群の対向側からも電場が重
ね合わされるため、側空洞共振器群を2π/Nモードで
動作させ易くすることができるという特徴を有してい
る。
With the above-described structure, the direction of the electric field rotates without bias in one direction, as in the first embodiment, so that the discharge plasma of the electrodeless discharge lamp and the heat distribution of the tube wall are reduced. Be uniformed. This makes it difficult for mode disturbance due to thermal convection of plasma to occur, and improves the heat resistance of the electrodeless discharge lamp. Further, as compared with the first embodiment, since the electric field is also superimposed on the side opposite to the side cavity group, the side cavity group can be easily operated in the 2π / N mode. have.

【0049】(実施の形態3)以下、本発明の高周波エ
ネルギー供給手段の第三の実施の形態について、図8お
よび図9を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) Hereinafter, a third embodiment of the high-frequency energy supply means of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0050】それぞれ2つの高周波発振手段と2つの高
周波伝播手段と2つの高周波結合手段をもつ、8ベイン
型共振器を用いた高周波無電極放電ランプ装置の構成に
ついて図8を参照しながら説明する。なお、ここで用い
る8ベイン型共振器82と高周波結合手段である2つの
アンテナ83aと83bは、第一の実施の形態において
図1または図4に示したものと同じものである。
The structure of a high-frequency electrodeless discharge lamp device using an 8-vane type resonator, which has two high-frequency oscillation means, two high-frequency propagation means, and two high-frequency coupling means, will be described with reference to FIG. The eight-vein resonator 82 and the two antennas 83a and 83b, which are high-frequency coupling means, used here are the same as those shown in FIG. 1 or 4 in the first embodiment.

【0051】高周波電源1から発振した高周波エネルギ
ーは、同軸線や導波管などからなる第一の高周波伝播手
段により伝播され、第一の高周波結合手段により8ベイ
ン型共振器82の83aの部分に結合される。また、高
周波電源2から発振した高周波エネルギーは、同軸線や
導波管などからなる第二の高周波伝播手段により伝播さ
れ、第二の高周波結合手段により8ベイン型共振器82
の83bの部分に結合される。第一の高周波結合手段8
3aにより結合された高周波エネルギーにより、8ベイ
ン型共振器82の中央部には、図面横向きの共振高周波
電場Exが生じる。同様に、第二の高周波結合手段83
bにより結合された高周波エネルギーにより、図面縦向
きの共振高周波電場Eyが生じる。
High-frequency energy oscillated from the high-frequency power supply 1 is propagated by first high-frequency propagation means such as a coaxial line or a waveguide, and is transmitted to the 83a portion of the eight-vein resonator 82 by the first high-frequency coupling means. Be combined. Further, high-frequency energy oscillated from the high-frequency power supply 2 is propagated by a second high-frequency propagating means composed of a coaxial line, a waveguide, or the like.
83b. First high frequency coupling means 8
The RF energy coupled by 3a, 8 in the central portion of the vane type resonator 82, the drawings transverse resonant radio frequency electric field E x is generated. Similarly, the second high frequency coupling means 83
The RF energy coupled by b, the resonance frequency electric field E y drawings vertical occurs.

【0052】この時、高周波電源1より発振される高周
波の角周波数をω1、高周波電源2より発振される高周
波の角周波数をω2とすると、8ベイン型共振器82の
中央部に生じる電場のx成分とy成分は(数5)のよう
に表される。
At this time, assuming that the angular frequency of the high frequency oscillated from the high frequency power supply 1 is ω 1 and the angular frequency of the high frequency oscillated from the high frequency power supply 2 is ω 2 , the electric field generated at the center of the eight-vein resonator 82 Are expressed as (Equation 5).

【0053】[0053]

【数5】 (Equation 5)

【0054】なお、tは経過時間、E0はそれぞれの高
周波結合手段から結合される共振電場の最大値を表して
いる。例えば、高周波電源2より発振される高周波の角
周波数ω2が、高周波電源1より発振される高周波の角
周波数ω1より10%大きい場合、(数5)は(数6)
で表される。
Note that t represents the elapsed time, and E 0 represents the maximum value of the resonance electric field coupled from each high-frequency coupling means. For example, if the angular frequency omega 2 of the high frequency oscillated from the high frequency power source 2 is 10% higher than the angular frequency omega 1 of the high frequency oscillated from the high frequency power source 1 large, (5) is (6)
It is represented by

【0055】[0055]

【数6】 (Equation 6)

【0056】この時、高周波電源1より発振される高周
波が5周期するまでの時間tを変化させたとき(0≦ω2
t≦10π)の8ベイン型共振器82の中央部に生じる
電場のx,y成分の軌跡を記した結果が、図9に示して
ある。
At this time, when the time t until the high frequency oscillated from the high frequency power supply 1 makes five cycles is changed (0 ≦ ω 2
FIG. 9 shows the result of describing the trajectories of the x and y components of the electric field generated at the center of the eight-vein resonator 82 (t ≦ 10π).

【0057】tが0の時、右斜め上から左斜め下の方向
に向いていたExとEyの合成成分は、周波数のずれに伴
って少しずつずれていきやがて、右斜め下から左斜め上
の方向へと変化している。
[0057] when t is 0, synthetic component of E x and E y, which was facing in the direction of the left and obliquely downward from the upper right is soon going to shift little by little in accordance with the deviation of the frequency, left from the lower right It is changing diagonally upward.

【0058】以上のように、高周波電源1より発振され
る高周波の周波数と高周波電源2より発振される高周波
の周波数を異なるものとすることにより、8ベイン型共
振器82に結合される高周波電場のそれぞれの合成成分
は周波数差で回転していきながら周回を繰り返す。
As described above, by making the frequency of the high frequency oscillated by the high frequency power supply 1 different from the frequency of the high frequency oscillated by the high frequency power supply 2, the frequency of the high frequency electric field coupled to the 8-vane type resonator 82 is reduced. Each composite component repeats orbiting while rotating with a frequency difference.

【0059】以上のような構成とすることにより、第一
および第二の実施の形態と同様に、電場の方向が一方向
に偏らず変化するため、無電極放電ランプ81の放電プ
ラズマおよび管壁の熱分布が均一化される。これによ
り、プラズマの熱対流によるモードの乱れが生じにくく
なり、かつ無電極放電ランプ81の耐熱性が向上する。
さらに、第一および第二の実施の形態と比較して、位相
差の調整というどちらかと言えば微妙な作業を行う必要
がないという特徴を有している。
With the above structure, the direction of the electric field changes without bias in one direction as in the first and second embodiments. Is made uniform. Thus, mode disturbance due to thermal convection of plasma is less likely to occur, and the heat resistance of the electrodeless discharge lamp 81 is improved.
Further, as compared with the first and second embodiments, there is a feature that it is not necessary to perform a delicate operation for adjusting the phase difference.

【0060】ここでは、10%の周波数差を用いた例を
示したが、もちろん周波数差はこれに限られるものでは
ない。さらに好適には、工業的に使用が許される高周波
の周波帯であるISM(Industrial Scientific Medica
l)周波数帯にはそれぞれ帯域幅があるため、その帯域
幅内で周波数差を持たせるのが望ましい。例えば、中心
周波数2.45GHzのISM周波数帯において許され
る帯域幅は±0.05GHzである。したがってこの
時、周波数差は0.1GHz以内で変化させることがで
きる。ちなみに現実には、マグネトロンなどの高周波発
振器は上述の許容帯域幅内で必ず発振周波数に誤差を持
っているため、特に周波数を変化させようとしなくて
も、複数の高周波発振器を用意すれば、周波数差は自然
と得ることができる。
Here, an example using a frequency difference of 10% has been described, but the frequency difference is not limited to this. More preferably, ISM (Industrial Scientific Medica), which is a high frequency band that is industrially acceptable.
l) Since each frequency band has a bandwidth, it is desirable to have a frequency difference within the bandwidth. For example, the allowable bandwidth in the ISM frequency band having a center frequency of 2.45 GHz is ± 0.05 GHz. Therefore, at this time, the frequency difference can be changed within 0.1 GHz. Incidentally, in reality, a high-frequency oscillator such as a magnetron always has an error in the oscillation frequency within the above-mentioned allowable bandwidth, so even if it is not necessary to change the frequency, if a plurality of high-frequency oscillators are prepared, the frequency can be increased. The difference can be obtained naturally.

【0061】ただし、周波数差があまり大きいと、側空
洞共振器群の共振周波数から外れたり、他の共振モード
の発生が考えられるため、あまり望ましいことではな
い。したがって、周波数差は同一の共振モードが起こり
うる周波数幅内で収めることが望ましい。
However, when the frequency difference is too large, it is not desirable because the resonance frequency may deviate from the resonance frequency of the side cavity resonator group or other resonance modes may occur. Therefore, it is desirable that the frequency difference be kept within a frequency width in which the same resonance mode can occur.

【0062】なお、以上の効果が得られる構成は、それ
ぞれ2つずつの高周波発振手段と高周波伝播手段と高周
波結合手段をもつ8ベイン型共振器に限られるものでは
ない。例えば、図5に示したような、6ベイン型共振器
と3つの高周波結合手段を用いて、それぞれ3つずつの
高周波発振手段と高周波伝播手段と高周波結合手段をも
つ構成とすることも可能である。
The configuration for obtaining the above-mentioned effects is not limited to an 8-vane type resonator having two high-frequency oscillation means, two high-frequency propagation means, and two high-frequency coupling means. For example, as shown in FIG. 5, it is also possible to use a 6-vein resonator and three high-frequency coupling means, and to have a configuration having three high-frequency oscillation means, three high-frequency propagation means, and three high-frequency coupling means, respectively. is there.

【0063】なおまた、以上の第一から第三の実施の形
態において、側空洞共振器群としてベーン型共振器を用
いた例を示したが、ホール・スロット型共振器などのそ
の他の側空洞共振器群を用いることが可能である。
In the first to third embodiments described above, an example is shown in which a vane type resonator is used as the side cavity resonator group. However, other side cavities such as a hole / slot type resonator are used. It is possible to use a group of resonators.

【0064】さらにまた、以上の第一から第三の実施の
形態においては、本発明の側空洞共振器群を用いた高周
波エネルギー供給手段を、高周波無電極放電ランプ装置
へ応用する形態でのみ示したが、本発明の高周波エネル
ギー供給手段の応用分野はこれだけにのみ限られるもの
ではない。例えば、プラズマCVDやプラズマトーチ、
あるいはガス放電レーザーなどの高周波放電を利用する
装置において、比較的小径の安定した放電プラズマを形
成するために、集中しかつ偏向していない共振高周波電
場によるエネルギーの供給が必要な場合に、本発明の高
周波エネルギー供給手段は有用である。
Further, in the above-described first to third embodiments, the high-frequency energy supply means using the side cavity resonator group of the present invention is shown only in a form applied to a high-frequency electrodeless discharge lamp device. However, the application field of the high-frequency energy supply means of the present invention is not limited to this. For example, plasma CVD, plasma torch,
Alternatively, in a device using a high-frequency discharge such as a gas discharge laser, when it is necessary to supply energy by a concentrated and undeflected resonant high-frequency electric field in order to form a stable discharge plasma having a relatively small diameter. The high frequency energy supply means is useful.

【0065】かつまた、上記高周波エネルギーにより、
上記高周波エネルギー供給手段の中央部に配置された比
較的小径の対象物を加熱、発光、溶融、または蒸発させ
るために、集中しかつ偏向していない均一な共振高周波
電場による放電エネルギーの供給が必要な場合にも本発
明は有用である。
Also, by the above high frequency energy,
In order to heat, emit, melt, or evaporate a relatively small-diameter object disposed at the center of the high-frequency energy supply means, it is necessary to supply discharge energy by a concentrated and non-deflected uniform resonant high-frequency electric field. In this case, the present invention is useful.

【0066】また、本発明は、高周波結合手段により結
合される複数の高周波及び位相差を互いに異ならせるよ
うにしてもかまわない。
Further, in the present invention, a plurality of high frequencies and a phase difference to be coupled by the high frequency coupling means may be different from each other.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の側空洞共振器群を用いたマイクロ波エネルギー供給
手段に比べて、電場が一方向に偏向する事が無くなり、
電場の方向が回転もしくは周期的に変化することで、均
一な高周波エネルギーを供給することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the electric field does not deflect in one direction as compared with the microwave energy supply means using the conventional side cavity resonator group.
By rotating or periodically changing the direction of the electric field, it is possible to supply uniform high-frequency energy.

【0068】これにより、プラズマの熱対流によるモー
ドの乱れが生じにくくなることで、放電プラズマが安定
に点灯維持しやすくなり、かつまた無電極放電ランプの
放電管壁への熱負荷が平均化され、無電極放電ランプの
耐熱性が向上する。
This makes it difficult for the mode to be disturbed due to the thermal convection of the plasma, so that the discharge plasma can be stably lit and maintained, and the heat load on the discharge tube wall of the electrodeless discharge lamp is averaged. In addition, the heat resistance of the electrodeless discharge lamp is improved.

【0069】さらにまた、加熱、発光、溶融、または蒸
発のためのエネルギー供給もまた均一にすることが可能
となる。
Furthermore, the supply of energy for heating, light emission, melting, or evaporation can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一の実施の形態に関わる2つの電場結合型ア
ンテナを有する8ベイン型共振器の図
FIG. 1 is a diagram of an 8-vane resonator having two electric field coupling antennas according to a first embodiment.

【図2】第一の実施の形態に関わる2つの電場結合型ア
ンテナを有する8ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a high-frequency electrodeless discharge lamp device using an 8-vane resonator having two electric field coupling antennas according to the first embodiment.

【図3】第一の実施の形態に関わる電場の時間変化の図FIG. 3 is a diagram showing a time change of an electric field according to the first embodiment;

【図4】第一の実施の形態に関わる2つの磁場結合型ア
ンテナを有する8ベイン型共振器の図
FIG. 4 is a diagram of an 8-vane type resonator having two magnetic field coupling type antennas according to the first embodiment.

【図5】第一の実施の形態に関わる3つの電場結合型ア
ンテナを有する6ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
FIG. 5 is a schematic diagram of a high-frequency electrodeless discharge lamp device using a 6-vein resonator having three electric field coupling antennas according to the first embodiment.

【図6】第二の実施の形態に関わる3つの電場結合型ア
ンテナを有する6ベイン型共振器の図
FIG. 6 is a diagram of a 6-vane resonator having three electric field coupling antennas according to the second embodiment.

【図7】第二の実施の形態に関わる3つの電場結合型ア
ンテナを有する6ベイン型共振器を用いる高周波無電極
放電ランプ装置の概略図
FIG. 7 is a schematic diagram of a high-frequency electrodeless discharge lamp device using a 6-vein resonator having three electric field coupling antennas according to the second embodiment.

【図8】第三の実施の形態に関わる2つの高周波電源を
用いる高周波無電極放電ランプ装置回路の概略図
FIG. 8 is a schematic diagram of a high-frequency electrodeless discharge lamp device circuit using two high-frequency power supplies according to a third embodiment.

【図9】第三の実施の形態に関わる電場の時間変化軌跡
の図
FIG. 9 is a diagram of a time-change trajectory of an electric field according to the third embodiment.

【図10】従来の技術に関わる電場結合型アンテナを有
する8ベイン型共振器の図
FIG. 10 is a diagram of an 8-vane resonator having an electric field coupling antenna according to the related art.

【図11】従来の技術に関わる磁場結合型アンテナを有
する8ベイン型共振器の図
FIG. 11 is a diagram of an 8-vane resonator having a magnetic field coupling antenna according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,41,61 無電極放電ランプ 12,22,42,62 ベイン型共振器 13,63 電場結合型アンテナ 43 磁場結合型アンテナ 11, 21, 41, 61 Electrodeless discharge lamp 12, 22, 42, 62 Bain type resonator 13, 63 Electric field coupling type antenna 43 Magnetic field coupling type antenna

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、複数の高周波伝播経路より
伝播した複数の高周波エネルギーを前記側空洞共振器群
に結合するための複数の高周波結合手段とを備え、前記
複数の高周波結合手段より前記側空洞共振器群に結合さ
れる複数の高周波は、それぞれ互いに位相かつ/または
周波数が異なっていることを特徴とする高周波エネルギ
ー供給手段。
1. A group of side cavity resonators, which are electrically annularly coupled to supply high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in a central portion, and a plurality of high-frequency energy propagated from a plurality of high-frequency propagation paths. And a plurality of high-frequency coupling means for coupling the plurality of high-frequency coupling means to the side cavity resonator group, and the plurality of high-frequency waves coupled to the side cavity resonator group by the plurality of high-frequency coupling means are respectively in phase and / or frequency. Are different from each other.
【請求項2】前記高周波結合手段は、2個存在し、その
結合手段のなす空間的角度は180度をなすことは無い
ことを特徴とする請求項1記載の高周波エネルギー供給
手段。
2. The high-frequency energy supply means according to claim 1, wherein there are two said high-frequency coupling means, and a spatial angle formed by said coupling means does not form 180 degrees.
【請求項3】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段より発生し前記高周波
伝播手段を通じて伝播した前記高周波エネルギーを複数
伝播径路に分配するための高周波分配手段と、前記複数
伝播経路の複数の高周波の位相を異なったものにする高
周波移相手段と、前記複数の位相の異なる高周波を前記
側空洞共振器群に結合するための複数の高周波結合手段
を有し、前記高周波結合手段の数をMで表すとき、隣接
する前記高周波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央
に対してなす角のうち小さい方の角がπ/Mであり、か
つその隣接する前記高周波結合手段により結合される高
周波の位相が前記高周波移相手段により互いにπ/Mず
つ異なっていることを特徴とする高周波エネルギー供給
手段。
3. A group of side cavity resonators that supply high-frequency energy by using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in a central portion and are electrically coupled in a substantially annular shape; a high-frequency oscillation unit; a high-frequency propagation unit; High-frequency distribution means for distributing the high-frequency energy generated by the oscillation means and propagated through the high-frequency propagation means to a plurality of propagation paths; and high-frequency phase shift means for making the phases of the plurality of high-frequency waves in the plurality of propagation paths different. A plurality of high-frequency coupling means for coupling the plurality of high-frequency waves having different phases to the side resonator group, and when the number of the high-frequency coupling means is represented by M, the adjacent high-frequency coupling means The smaller of the angles formed by the center of the ring of the cavity resonator group with respect to the center of the ring is π / M, and the phase of the high-frequency wave coupled by the adjacent high-frequency wave coupling means is π / M. Frequency energy supply means, characterized in that different portions [pi / M from each other by frequency phase shifting means.
【請求項4】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、高周波発振手段と、高周波
伝播手段と、前記高周波発振手段より発生し前記高周波
伝播手段を通じて伝播した前記高周波エネルギーを複数
伝播径路に分配するための高周波分配手段と、前記複数
伝播経路の複数の高周波の位相を異なったものにする高
周波移相手段と、前記複数の位相の異なる高周波エネル
ギーを前記側空洞共振器群に結合するための複数の高周
波結合手段を有し、前記高周波結合手段の数をMで表す
とき、Mは少なくとも3であり、かつ隣接する前記高周
波結合手段が前記側空洞共振器群の環中央に対してなす
角のうち小さい方の角が2π/Mであり、かつその隣接
する前記高周波結合手段より結合される高周波の位相が
前記高周波移相手段により互いに2π/Mずつ異なって
いることを特徴とする高周波エネルギー供給手段。
4. A group of side cavity resonators that supply high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in a central portion and are electrically coupled in a substantially annular shape, high-frequency oscillation means, high-frequency propagation means, High-frequency distribution means for distributing the high-frequency energy generated by the oscillation means and propagated through the high-frequency propagation means to a plurality of propagation paths; and high-frequency phase shift means for making the phases of the plurality of high-frequency waves in the plurality of propagation paths different. And a plurality of high-frequency coupling means for coupling the plurality of high-frequency energies having different phases to the side cavity group. When the number of the high-frequency coupling means is represented by M, M is at least three, and The smaller of the angles formed by the adjacent high-frequency coupling means with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is 2π / M, and the adjacent high-frequency coupling means Frequency energy supply means, characterized in that different portions 2 [pi / M from each other by high frequency phase the high-frequency phase shifting means coupled from unit.
【請求項5】中央部に発生する共振高周波電磁場を用い
て高周波エネルギーを供給する電気的に実質上環状に結
合された側空洞共振器群と、複数の高周波発振手段と、
複数の高周波伝播手段と、前記高周波発振手段から発生
し、前記高周波伝搬手段により伝搬する複数の高周波エ
ネルギーを前記側空洞共振器群に結合するための複数の
高周波結合手段を有し、前記複数の高周波発振手段と前
記複数の高周波伝播手段と前記複数の高周波結合手段は
同数であり、かつ前記複数の高周波結合手段はそれぞれ
前記側空洞共振器群を形成する異なる側空洞共振器に結
合されており、かつ前記複数の高周波発振手段の発振す
る高周波の周波数はそれぞれ互いに異なっていることを
特徴とする高周波エネルギー供給手段。
5. A group of side cavity resonators electrically coupled in a substantially annular manner for supplying high-frequency energy using a resonant high-frequency electromagnetic field generated in a central portion, a plurality of high-frequency oscillation means,
A plurality of high-frequency propagation means, and a plurality of high-frequency coupling means for coupling a plurality of high-frequency energy generated from the high-frequency oscillation means and propagated by the high-frequency propagation means to the side cavity resonator group; The number of high-frequency oscillation means, the plurality of high-frequency propagation means, and the plurality of high-frequency coupling means are the same, and the plurality of high-frequency coupling means are respectively coupled to different side cavity resonators forming the side cavity group. The high-frequency energy supply means, wherein the high-frequency oscillation frequencies of the plurality of high-frequency oscillation means are different from each other.
【請求項6】前記高周波結合手段の数をMで表すとき、
隣接する前記高周波結合手段が側空洞共振器群の環中央
に対してなす角のうち小さい方の角がπ/Mであること
を特徴とする請求項5に記載の高周波エネルギー供給手
段。
6. When the number of said high frequency coupling means is represented by M,
The high-frequency energy supply means according to claim 5, wherein the smaller one of angles formed by the adjacent high-frequency coupling means with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is π / M.
【請求項7】前記側空洞共振器が前記側空洞共振器群の
環中央に対してなす角は、前記側空洞共振器群の数をN
とすると、それぞれ2π/Nであることを特徴とする請
求項1〜6のいずれかに記載の高周波エネルギー供給手
段。
7. The angle formed by the side cavity resonators with respect to the center of the ring of the side cavity resonator group is determined by setting the number of the side cavity resonator groups to N.
The high-frequency energy supply means according to any one of claims 1 to 6, wherein the values are 2π / N.
【請求項8】前記側空洞共振器群を形成する側空洞共振
器の数をNと表すとき、隣接する前記側空洞共振器間の
位相差は2π/Nであることを特徴とする請求項1から
6のいずれかに記載の高周波エネルギー供給手段。
8. When the number of side cavity resonators forming the side cavity resonator group is represented by N, a phase difference between adjacent side cavity resonators is 2π / N. 7. The high-frequency energy supply means according to any one of 1 to 6.
【請求項9】前記側空洞共振器群はベイン型共振器であ
ることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の
高周波エネルギー供給手段。
9. The high-frequency energy supply means according to claim 1, wherein said side cavity resonator group is a vane type resonator.
【請求項10】前記高周波結合手段は、電場結合型また
は磁場結合型であることを特徴とする請求項1から9の
いずれかに記載の高周波エネルギー供給手段。
10. The high frequency energy supply means according to claim 1, wherein said high frequency coupling means is of an electric field coupling type or a magnetic field coupling type.
【請求項11】請求項1から10のいずれかに記載の高
周波エネルギー供給手段と、無電極放電ランプとを有
し、前記無電極放電ランプは前記高周波エネルギー供給
手段の環中央部に配置され、かつ前記高周波放電エネル
ギー供給手段より供給される高周波エネルギーにより前
記無電極放電ランプの放電管内部に放電プラズマを形成
することを特徴とする高周波無電極放電ランプ装置。
11. A high-frequency energy supply means according to claim 1, and an electrodeless discharge lamp, wherein said electrodeless discharge lamp is arranged at a center of a ring of said high-frequency energy supply means, And a discharge plasma formed inside the discharge tube of the electrodeless discharge lamp by high frequency energy supplied from the high frequency discharge energy supply means.
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WO2007052827A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-10 Seiko Epson Corporation Projector

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